Ponovno korištenje vode. Ponovno korištenje i kruženje vode u industriji

Kaftančikovo je naselje u Tomskom okrugu Tomske oblasti, administrativno središte seoskog naselja Zarečni. Broj stanovnika je 1323. Selo se nalazi na lijevoj obali Toma, 15 km od Tomska, u blizini sela prolazi autocesta M53. U 16. stoljeću na rijeci Tom živjelo je nekoliko skupina Tatara na čelu s princom Toyanom. Princ Toyan podnio je molbu caru Borisu Godunovu, u kojoj je u ime "stanovnika Tomska" tražio da se izgradi tvrđava u donjem toku rijeke Tom i da se Tomski Tatari primi u rusko državljanstvo. Na što je Boris Godunov dao pristanak i 1604. godine formiran je odred za izgradnju ruske utvrde. U ljeto 1604. godine tvrđava je izgrađena. Nakon toga, stanovništvo Tomska je raslo. Ovdje su se naselili ruski seljaci. Godine 1626. već je bila 531 obitelj. Stanovništvo je trebalo opskrbljivati ​​kruhom, 1605. godine pojavile su se prve žitarice, ljudi su se bavili poljoprivredom. Sela seoskog naselja Zarechny među najstarijima su na ušću rijeke Tom, koja su nastala u razdoblju od 1627. do 1630. godine. Mjesto za sela odabrano je dobro: blizu...

2.3 Reciklirana voda u poljoprivredi
Reciklirana voda u poljoprivredi omogućuje opipljive uštede u potrošnji vode. Doista, potrošnja vode u agrozootehničkoj sferi znatno premašuje potrošnju u civilnoj sferi i industriji. Za Italiju te brojke su 60%, 15% i 25%. Sukladno europskom propisu (kojim se priznaju važeće odredbe Europske direktive 91/271), za sada se prednost daje recikliranoj vodi, te priključenju na glavni vodovod - ako voda nije namijenjena za pitke ili ihtiogene svrhe. sfera - ograničena je na slučajeve kada nije moguće koristiti pročišćenu otpadnu vodu ili kada su ti ekonomski troškovi očito previsoki. Otpadne vode se puštaju besplatno, a kapitalni izdaci za organizaciju sustava pročišćavanja odbijaju se od porezne osnovice.
Treba uzeti u obzir da korištenje reciklirane vode u poljoprivredi nije uvijek moguće, već samo, primjerice, ako se poljoprivredno zemljište na kojem bi se ova tehnologija trebala koristiti nalazi u vrlo udaljenom području ili na nižoj nadmorskoj visini. .
Otpadne vode se ne smiju koristiti kada je njezin kemijski sastav nekompatibilan s poljoprivredom (višak natrija i kalcija u usporedbi s kalijem i magnezijem). Važno je napomenuti da smiješno niska trenutna cijena obične vode iz slavine koja se pušta za navodnjavanje (kako je određena cijenom priključka ili dozvole za bušenje) ne potiče prelazak na obnovljenu otpadnu vodu. Tehnologija pročišćavanja otpadnih voda za poljoprivredu razlikuje se ovisno o vrstama usjeva za koje su namijenjene. Za navodnjavanje usjeva namijenjenih za sirovu potrošnju, voda se mora pročišćavati flokulacijom, filtracijom i dezinfekcijom (ponekad lagunom). Za navodnjavanje voćnjaka i pašnjaka - samo bistrenje flokulacijom (ili biološkom sedimentacijom) i dezinfekcijom, za navodnjavanje polja neprehrambenim usjevima - biološko taloženje (i, po potrebi, akumulacijske kupke).

2.4 Povrat kišnice
U pojedinačnim stambenim zgradama, etažiranim, hotelima, oborinska voda prikupljena u spremnicima može se uspješno koristiti u radnim krugovima sanitarnih uređaja, perilica rublja, za čišćenje, zalijevanje biljaka i pranje automobila. Procjenjuje se da se u privatnom sektoru do 50% dnevnih potreba za vodom može pretvoriti u korištenje obnovljene oborinske vode.
Zbog svojih karakteristika (vrlo meka) kišnica daje najbolje rezultate u odnosu na vodu iz slavine kada se koristi za zalijevanje biljaka i pranje rublja. Konkretno, takva voda ne ostavlja naslage na cijevima, manžetama i grijaćim elementima perilica rublja i omogućuje vam smanjenje količine deterdženta, a da ne spominjemo činjenicu da to nitko ne mora platiti. U komunalnom sektoru može se preporučiti za zalijevanje krajobraznih vrtlarskih površina i pranje ulica. U industriji se kišnica također može koristiti u raznim proizvodnim područjima, što rezultira značajnim uštedama u troškovima vode i značajnom utjecaju na troškove procesa.
Treba imati na umu da oborinska voda uopće ne zahtijeva nikakav poseban tretman: dovoljna je samo obična filtracija dok se slijeva niz krovove zgrada i ulazi u spremnike.
U sustavu povrata kišnice, ovisno o tome gdje se točno nalazi spremnik (na primjer, ukopan u zemlju), može biti potrebna pumpa za vodu pod pritiskom. Na sl. Slika 5 prikazuje dijagram takvog sustava.
Oborinska voda se smatra neprikladnom za piće, stoga dovodni cjevovod i mjesta za vodu (slavine, mjesta priključka na kućanske aparate) moraju biti označeni jasno vidljivim znakom upozorenja: "voda nije prikladna za piće".

Zaključak
Za sekundarnu upotrebu mogu se slati i kućne otpadne vode, kao i gradske i industrijske otpadne vode. Ponovna uporaba je dopuštena pod uvjetom da je osigurana potpuna sigurnost okoliša (tj. takva uporaba ne bi trebala oštetiti postojeći ekosustav, tlo i kultivirane biljke), te je isključen svaki rizik za lokalno stanovništvo u sanitarno-higijenskom smislu. Stoga je bitno da se svaki takav projekt pažljivo pridržava važećih zdravstvenih i sigurnosnih propisa, kao i trenutnih industrijskih i poljoprivrednih kodeksa i propisa.
U većini slučajeva, da bi se voda mogla reciklirati, prvo se mora pročistiti. Izbor stupnja takvog pročišćavanja određen je utvrđenim zahtjevima za sanitarno-higijenske sigurnosne i troškovne parametre. Za organizaciju opskrbe sekundarnom regeneriranom vodom nakon pročišćavanja potreban je namjenski distribucijski cjevovod.
Prema Uredbi 185/2003, postoje tri glavne kategorije za korištenje obnovljene vode:
- Sustavi za navodnjavanje: navodnjavanje kultiviranih biljaka namijenjenih proizvodnji prehrambenih proizvoda za ljudsku i domaću potrošnju, te neprehrambenih proizvoda, navodnjavanje zelenih površina, vrtnih i parkovnih površina i sportskih objekata;
- civilna namjena: pranje mostova i nogostupa naselja, vodoopskrba toplinske mreže i mreže klimatizacije, vodoopskrba sekundarne distribucijske mreže (odvojeno od opskrbe pitkom vodom) bez prava izravnog korištenja te vode u civilnim zgradama, uz iznimka odvodnih sustava za zahode i kupaonice;
– industrijska namjena: opskrba sustavima za gašenje požara, proizvodnim krugovima, sustavima za pranje, toplinskim ciklusima proizvodnih procesa, s izuzetkom primjena koje uključuju kontakt reciklirane vode s hranom, farmaceutskim i kozmetičkim proizvodima.
Prije ponovne uporabe obnovljene vode potrebno je osigurati određenu razinu kvalitete, posebice u pogledu sanitarno-higijenskih zahtjeva. Tradicionalne metode pročišćavanja vode koja se šalje na ispuštanje nisu dovoljne za osiguranje ove kvalitete. Danas se pojavljuju nove alternativne tehnologije za čišćenje i dezinfekciju, uz pomoć kojih je moguće smanjiti razinu mikroba, hranjivih tvari, otrovnih tvari u vodi i postići potrebnu razinu kvalitete vode uz relativno nisku cijenu. Regulatorna dokumentacija sadrži minimalno prihvatljive parametre kakvoće koje voda mora imati nakon regeneracije ako se namjerava poslati na reciklažu. Navedeni zahtjevi (kemijsko-fizikalni i mikrobiološki) za regeneriranu vodu namijenjenu ponovnoj upotrebi za navodnjavanje ili civilne potrebe dani su u tablici u prilogu Uredbe 185/2003. Za vodu namijenjenu industrijskoj uporabi, granične vrijednosti određuju se ovisno o specifičnim proizvodnim ciklusima. Izgradnja sustava za oporabu otpadnih voda i njihova naknadna uporaba moraju se izvoditi uz ovlaštenje nadležnih tijela i podliježu periodičnoj inspekcijskoj kontroli. Distributivne mreže za obnovljenu vodu moraju biti posebno označene i razlučene od mreža pitke vode kako bi se u potpunosti eliminirao svaki rizik od onečišćenja distribucijske mreže pitke vode. Točilišta takvih mreža moraju biti prikladno označena i jasno razlikovana od mjesta za piće.
Istodobno, uz sve prednosti koje moderna tehnologija pruža, osim izravne koristi, provedba mjera za uštedu vodnih resursa može sa sobom povlačiti i određene rizike.

Književnost
1. Akimova T.A., Khaskin V.V. Ekologija. Čovjek - Gospodarstvo - Biota - Okoliš: udžbenik za sveučilišta. - M.: UNITI - DANA, 2000.
2. Voronov Yu.V. Zbrinjavanje vode i pročišćavanje otpadnih voda. Udžbenik za srednje škole. M., 2004.
3. Krasilov V.A. Zaštita prirode: načela, problemi, prioriteti. M., 2001.
4. Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. Ekologija. – M.: Drfa, 1995.
5. Krivoshein D.A., Ant L.A. Ekologija i sigurnost života: Proc. dodatak za sveučilišta / Ed. LA. Mrav. - M.: UNITI - DANA, 2000.
6. Moiseev N.N. Čovjek i biosfera. M.: Yunisam, 1999.
7. Novikov Yu.V. Ekologija, okoliš i čovjek: Zbornik radova. dodatak za sveučilišta. – M.: Agencijski SAJAM, 1998.
8. Protasov V.F., Molchanov A.V. Ekologija, zdravlje i upravljanje okolišem u Rusiji. / Ed. V.F. Protasov. - M.: Financije i statistika, 1995.
9. Reimers N.F. Zaštita prirode i čovjekovog okoliša. M., 2000.
10. Stepanovskikh A.S. Opća ekologija: udžbenik za sveučilišta. - M.: UNITI - DANA, 2000.
11. Stadnitsky G.V., Rodionov A.I. Ekologija: Proc. dodatak za kemijskog tehnologa. sveučilišta. - M .: Više. škola, 1988.
12. Khatuntsev Yu.L. Ekologija i ekološka sigurnost. M., 2002.
13. Hwang T.A., Hwang P.A. Osnove ekologije. - Rostov n/D .: Phoenix, 2001.
14. Cvetkova L.I., Aleksejev M.I. Ekologija: Udžbenik za tehnička sveučilišta./ Ed. L.I. Cvetkova. - M .: Izdavačka kuća ASV; Sankt Peterburg: Himizdat, 1999.
15. Shilov I. A. Ekologija. M., 2001.
16. Ekološke osnove gospodarenja prirodom: Zbornik radova. dodatak./ Izd. E.A. Arustamov. - M .: Izdavačka kuća Dalikov i K, 2001.

Ogromna količina vode se troši za industrijske i gospodarske potrebe. Situacija se pogoršava ispuštanjem kontaminirane tekućine u vodena tijela. Pazeći na zaštitu prirode i ekonomske aspekte poslovanja, mnoga poduzeća prelaze na opskrbu vodom za reciklažu. Ova metoda uključuje ponovno korištenje vodnih resursa. Smanjenje potrošnje slatke vode i ispuštanje otpadnih voda dovodi do smanjenja troškova vodoopskrbe.

Kako funkcionira zatvoreni vodoopskrbni sustav?

Najperspektivnija opcija za smanjenje potrošnje vode je stvaranje zatvorenih sustava. Otpadne vode se pročišćavaju posebnom opremom i ponovno koriste. Komponente sustava opskrbe cirkulacijskom vodom ovise o volumenu otpadne vode i zahtjevima koji se odnose na kvalitetu pročišćene tekućine. Progresivna instalacija može se naći u proizvodnim radnjama, nuklearnim i termoelektranama, autopraonicama, seoskim kućama s autonomnim izvorima.

P - proizvodnja; OS - pročišćavanje otpadnih voda, HC - crpna stanica, OH-hlađenje

Ovisno o tehnološkim procesima proizvodnje, voda može biti kontaminirana od prvog puta ili ne zahtijevati pročišćavanje dulje vrijeme. Zatvoreni sustav je potreban u nekoliko slučajeva:

1. Izvor koji se koristi nema dovoljno vode da zadovolji potrebe poduzeća.
2. Izvor se nalazi na velikoj udaljenosti od proizvodnih radnji (do 4 km), nalazi se na znatnoj visini (25 m i više).

Nezamjenjiv je u krajevima s visokim troškovima vode, pretjeranom tvrdoćom ili onečišćenjem izvora, u slučaju stvarne opasnosti od trovanja prirode otpadnim vodama. Kompleksi za pročišćavanje, ovisno o namjeni, uključuju od jedne do šest stupnjeva. Među njima: predobrada u taložnicima, elektroflotacija, filtracija, adsorpcija, reverzna osmoza.

Elektroflotator je jedinica čiji se rad temelji na principima elektrolize. Osigurava uklanjanje kemijskih spojeva i suspendiranih čestica iz vode. Njegovi pokazatelji pročišćavanja onečišćenja naftnim proizvodima su od 75 do 90%, ostaci PVA - od 50 do 70%.

Rashladni objekti uključuju bazene za taloženje, rashladne tornjeve i prskalice. U vodonepropusnim jamama voda se posebnim mlaznicama reže u prskanje i hladi strujama zraka.

Strukturni dijelovi zatvorene mreže su dovodni i povratni cjevovodi, cirkulacijske crpke, postrojenja za pročišćavanje i filteri, rashladne jedinice. Za rezervoare koji pate od ispuštanja loše pročišćene otpadne vode ili tople vode, takav sustav postaje pravi spas.

Uređaj za reciklažu vode u proizvodnji

Informacija. Osim otvorenih rashladnih sustava, postoje zatvorene strukture u kojima voda ne dolazi u dodir sa zrakom. Do smanjenja temperature dolazi zbog izmjenjivača topline.

Prednosti ponovne upotrebe

Visoki troškovi za kupnju i ugradnju opreme za reciklažu vodoopskrbe ne postaju prepreka uvođenju moderne tehnologije u poduzeća.

• Potrebe za vodom se smanjuju za 10 puta.
• Značajne financijske uštede.
• Odgovoran odnos prema ekologiji i racionalnom korištenju resursa.
• Bez kazni za prljave odvode.

Princip zatvorenog sustava

Preokretni kompleksi u industriji

Vlasnici poduzeća koji brinu o okolišu i znaju izračunati dobit prelaze na progresivnu metodu - reciklažnu opskrbu vodom. Opseg njegove primjene je prilično širok:

Energija

Poduzećima energetske industrije - termo i nuklearne elektrane potrebna je voda za hlađenje turbina ili kao radni fluid - para. Tehničko vodoopskrba objekata odvija se u dva sustava:

• ravno kroz;
• po dogovoru.

Proces je sljedeći: para se dovodi u rashladne tornjeve, hladi i kondenzira. Korištenje vodene pumpe za hlađenje turbina i pomoćnih strojeva. Voda se uzima iz njihovog prirodnog izvora kako bi se nadoknadili gubici koji su neizbježni u tehnološkim procesima.

Shema rashladnog tornja

Metalurgija

U mnogim tehnološkim procesima voda se koristi isključivo za hlađenje. Ne prlja se, već se samo zagrijava pa se nakon hlađenja može ponovno koristiti. U metalurškim poduzećima shema opskrbe cirkulacijskom vodom je složenija. Tekućina se zagrijava i postaje kontaminirana raznim nečistoćama. Daljnja uporaba u čišćenju plina zahtijevat će rashladne bazene ili rashladne tornjeve i filtere za mehaničko čišćenje.

Rafiniranje nafte

U modernim rafinerijama, 95-98% sve korištene vode je u zatvorenom ciklusu, uključujući filtraciju i lokalnu obradu. Za kemijsku industriju razvijaju se zatvoreni sustavi koji ne zahtijevaju ispuštanje otpadnih voda u vodna tijela.

industrija hrane

Opskrba recikliranom vodom popularna je u industriji. Po tom principu funkcioniraju sustavi za pranje posuda, ambalaže i sirovina. Koristi se u aplikacijama za hlađenje.

strojarstvo

Postrojenja za proizvodnju strojeva koriste vodu u procesu pocinčavanja dijelova. Zatvoreni sustav smanjuje njegovu potrošnju za 90%. Korištenje isparivača u shemi zatvorenog sustava omogućuje usmjeravanje koncentrata soli na preradu. Pročišćena tekućina služi za pranje dijelova, a proizvodi iz koncentrata se koriste za pripremu elektrolitičkih otopina.

Progresivna metoda se primjenjuje u proizvodnji papira i celuloze, u rudarskoj industriji, u pranju vozila i u praonicama rublja.

Nemoguće je izbjeći gubitke vode u industrijskim uvjetima. Djelomično smanjenje njegovog volumena događa se zbog isparavanja. U preostaloj tekućini povećava se razina mineralizacije. To dovodi do negativnih posljedica: aktivne korozije i taloženja soli. Dodavanje svježe vode važno je za obnavljanje količine i sastava cirkulirajuće tekućine.

Sheme cirkulacijskih vodoopskrbnih sustava

Pažnja. Gubici tekućine u zatvorenoj mreži su 3-5%. Oni se nadopunjuju svježom vodom iz izvora.

Uređaj reverznog sustava za autopraonicu

Tehnološki procesi povezani s pranjem automobila popraćeni su potrošnjom velikih količina vode i onečišćenjem otpadnih voda naftnim derivatima i PVA. Kako bi se smanjio rizik od ulaska opasnih spojeva u prirodni okoliš, uvodi se sustav ponovne uporabe otpadnih voda. Ugradnja zatvorenog vodoopskrbnog sustava na sudopere štedi do 90% vode i 50% deterdženata.

Zatvoreni sustav u autopraonici

Pažnja. Za pranje 10 automobila potrebno je 1 m3 vode, a kada se koristi recirkulacijski sustav, ovom volumenom tekućine može se oprati do 50 automobila.

Tehnički odvodi u autopraonici prolaze kroz nekoliko faza čišćenja:

1. Efluent ulazi u jamu, spremnik za skladištenje. Uz pomoć mehaničke filtracije iz vode se uklanjaju velike čestice onečišćenja.
2. Tekućina se opskrbljuje tlačnom pumpom u membranski flotacijski stroj. Ovdje se zrak pod pritiskom prolazi kroz keramičke membrane kako bi se otpadne vode zasitile mjehurićima. Kao rezultat toga nastaje pjena koja upija ostatke naftnih derivata i deterdženata. Tlačna flotacija uklanja fini mulj i suspendirane krutine. Te čestice ulaze u akumulator, odakle se povremeno uklanjaju radi daljnje obrade.
3. Nakon flotatora, voda ulazi u spremnike s filterima za izdvajanje preostalih čestica. Jedinica je dizajnirana za višekratnu upotrebu, filtri se redovito peru obrnutim protokom vode, koja ulazi u spremnik za otpadne vode.

Shema ponovnog opskrbe vodom za pranje

Za završnu obradu tekućine koristi se kemijska (dodavanje reagensa) i biološka obrada. Potpuno uklanjanje onečišćenja događa se mikroorganizmima.

Prostorija za pranje automobila opremljena je s dva vodena kruga. Oni hrane moćne uređaje za čišćenje vozila. Jedan krug se puni slatkom vodom, a drugi se reciklira. Tekućina koja se koristi nakon obrade koristi se u primarnom pranju. Koristi se kod nanošenja deterdženata i prethodnog ispiranja pjene. Za završno ispiranje strojeva koristi se svježa voda.

Pažnja. Ispiranjem izravnom vodom iz slavine izbjegava se pojava bijelih pruga na površini automobila.

Opskrbljenost reciklažnom vodom u autopraonicama iznosi 90%, a svježom vodom za ispiranje 10%. Postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda imaju različite kapacitete - od 3 do 40 m 3 /sat. Najpopularniji su sustavi male snage koji se koriste u većini ručnih i automatskih autopraonica. Jedinice visokih performansi dizajnirane su za velike komplekse pranja s portalnim i tunelskim sustavima. Njihova osnovna oprema:

• tankovi za taloženje;
• filteri;
• flokulacijski sustav;
• senzori i manometri;
• pumpe.

Ako je potrebno, kompleksi se nadopunjuju uređajima za omekšavanje vode, aeratorima, dozatorima reagensa i drugim uređajima. Broj ciklusa ponovne uporabe ovisi o mogućnostima opreme. Od 50 do 70 okretaja s čišćenjem. Ciklus završava prikupljanjem i odlaganjem tekućine.

Sustav prometa za seosku kuću

U privatnim kućama, gdje je moguće odvojiti kanalizacijsku i vodoopskrbnu mrežu, prakticira se ugradnja zatvorenog sustava, čime se količina potrošene slatke vode nekoliko puta smanjuje. Njegova provedba učinkovit je način uštede resursa. Sustav radi na principu reverzne osmoze. Jedna od njegovih značajki je potreba za povremenom zamjenom stare vode.

Oprema za sustav reciklaže vode

Pažnja. Jedna od prednosti recikliranja vodoopskrbe seoske vikendice je povećanje vijeka trajanja autonomnog bunara.

Ugradnja posebne opreme omogućuje rad opskrbe cirkulacijom vode. Uključuje višestupanjske filtere, razne reagense i koagulante koji kemijski sastav tekućine dovode do sanitarnih standarda. Snažno postrojenje za pročišćavanje kombinira tri vrste procesa:

• mehanički;
• kemijski;
• biološki.

Mrežna kontrola se provodi automatski, indikatori se provjeravaju u skladu s navedenim parametrima. Za održavanje učinkovitog rada kompleksa potrebni su određeni klimatski uvjeti:

• ugradnja ventilacijskog sustava za cirkulaciju zraka;
• temperatura nije niža od +5 0 .

Zatvorena struktura može imati grijanje i vodovod. U potonjem slučaju, razvoj biocenoza - kombinacija mikroorganizama. Periodično ispiranje spremnika i cijevi spriječit će komponente od biološkog onečišćenja. Posebne tvari polialkilen gvanidini pružaju zaštitu od nekoliko destruktivnih čimbenika: korozije, soli i bioobraštanja.

Za ugradnju vodovoda koriste se metalne cijevi. Ovaj materijal je jak i izdržljiv, ali pod utjecajem promjena u sastavu vode dolazi do procesa korozije. Korištenje plastike najbolji je način za učinkovito recikliranje. Polimeri su neutralni na vlagu, kemijske i biološke tvari, stoga se preporučuju za stvaranje zatvorenih mreža.

Zbog sve veće potrošnje visokokvalitetne vode u industriji, uštede vode, kao i smanjenje potrošnje i ispuštanja, postižu se ponovnom upotrebom i cirkulacijom.

Ponavljajuća ili dosljedna upotreba znači korištenje vode u otvorenom sustavu za dva uzastopna, ali različita procesa, u nekim slučajevima s međupumpom vode ili njenim pročišćavanjem. Drugi proces obično ima manje zahtjeve za vodom od prvog i stoga može koristiti vodu lošije kvalitete. Najčešći primjer je korištenje vode prvo za izmjenjivače topline ili kondenzatore, a zatim za ispiranje. Drugi primjer: otpadne vode iz WC-a i laboratorija se skupljaju, biološki pročišćavaju, neutraliziraju i zatim, nakon daljnje obrade, koriste se kao nadopunske vode u otvorenim rashladnim sustavima. Istodobno se poduzimaju posebne mjere za kontrolu fizičkih karakteristika vode, kao što su temperatura i suspendirane krutine, kao i bilo koji čimbenik koji može potaknuti rast bakterija.

Cirkulacija znači neograničenu ponovnu upotrebu iste vode za isti proces s dodatkom vode samo kako bi se nadoknadili gubici koji se ne mogu izbjeći: propuštanje sustava ili gubici isparavanjem.

Omjer cirkulacije može biti vrlo visok, što rezultira koncentracijom anorganskih ili organskih soli ili postupnim nakupljanjem suspendiranih krutina i potrebom za kontinuiranim tretmanom vode. Stoga je potrebno pratiti sljedeće pokazatelje kvalitete optočne vode:

• sadržaj sulfata i karbonata zemnoalkalijskih metala - kako bi se spriječilo njihovo taloženje;
• količina svih otopljenih anorganskih soli - kako bi se spriječilo povećanje električne vodljivosti vode i povećana korozija;
• količina raspadajuće organske tvari, amonijevih soli i fosfata koji potiču rast aerobnih i anaerobnih bakterija;
• sadržaj deterdženata - za sprječavanje pjene i drugih nepoželjnih pojava;
• količina taloženja i suspendiranih tvari - za sprječavanje onečišćenja opreme;
• temperature kako bi se izbjeglo srednje hlađenje ili ispuštanje pretjerano tople vode u rijeku.

omjer cirkulacije

Ovisno o tome isparava li voda tijekom cirkulacije, omjer cirkulacije može se izraziti na dva načina. Omjer koncentracije:

gdje je C omjer količine vode za nadopunu a i zbroja gubitka vode za uvlačenje kapljica i brzine protoka za pročišćavanje sustava p.

U rashladnim sustavima s otvorenim rashladnim tornjevima, pod uvjetom da je okolni zrak čist, C je približno jednak omjeru saliniteta cirkulirajuće vode u sustavu S i saliniteta dopunske vode s:

C \u003d S / s \u003d a / str.

U rashladnim sustavima za kondenzatore i izmjenjivače topline C obično varira od 1,5 do 6, ali u ekstremnim slučajevima doseže vrijednosti od 20 do 40.

Budući da se karbonati mogu lako ukloniti tijekom obrade vode za nadopunjavanje, sulfati su obično glavni ograničavajući čimbenik.

Prilikom čišćenja ispušnih plinova koncentracija uslijed isparavanja nadopunjuje se otapanjem određenih plinova i soli. U tom slučaju omjer koncentracije više ne odražava povećanje udjela soli, koji može biti mnogo veći u prisutnosti nekih od ovih spojeva ili, obrnuto, manji u prisutnosti precipitiranih ili adsorbiranih spojeva.

Omjer cirkulacije R. Ako nema isparavanja ili je praktički zanemarivo, tada je R omjer protoka cirkulirajuće vode Q i protoka dopunske vode:

Pri projektiranju cirkulacijskog sustava u industriji posebnu pozornost treba obratiti na nekontrolirane uvjete koji ograničavaju cirkulacijski omjer, prvenstveno na porast temperature. Treba uzeti u obzir i prisutnost sulfata u vodi, zbog korištenja anorganskih koagulanata u pripremi vode.

Svrha liječenja cijelog ili dijela cirkulacijskog toka je ograničiti nakupljanje gore navedenih štetnih spojeva.

Ovisno o svojstvima veza koje treba ukloniti, može se primijeniti jedan od sljedećih procesa:

• opća desalinizacija ionskom izmjenom ili reverznom osmozom; potonji se postupak obično koristi za obradu vode u primjenama galvanizacije;
• pročišćavanje vode taloženjem kako bi se uklonila prašina koja je dospjela u vodu tijekom čišćenja plina, ili čestice koje dospiju u vodu tijekom uništavanja raznih materijala;
• filtracija kroz granulirani sloj za uklanjanje čestica oksida i raznih kristalnih čestica.

Ako su zagađivači sadržani u cirkulirajućoj vodi u malim količinama i potrebno je djelomično smanjenje njihove koncentracije, tretira se samo dio vode u sustavu (od 5 do 50%); premosni dio cirkulacijskog toka se obrađuje kako bi se smanjila lužnatost i tvrdoća vode, a atmosferska prašina zarobljena rashladnom vodom uklanja se filtracijom.

Mineralni koagulansi ne smiju se koristiti u gore navedenim procesima čišćenja; umjesto toga, bolje je koristiti razne polielektrolite. Obrada cirkulirajuće vode često je popraćena njenom antikorozivnom obradom ili obradom kako bi se spriječilo stvaranje naslaga i bioobraštanja.

UŠTEDA VODE I ENERGIJE U URBANIM USLUGAMA
PRIMJENA SAVREMENIH MEMBRANSKIH TEHNOLOGIJA

Problem uštede energije i resursa u stambeno-komunalnim uslugama danas je jedan od najzastupljenijih. Inženjerska infrastruktura, a posebno vodno gospodarstvo grada ima veliki potencijal za uštedu energije, što je već prilično dobro obrađeno u literaturi. U našem članku želimo razmotriti niz područja izravno vezanih uz korištenje otpadnih voda i njihov energetski potencijal, njihovo pročišćavanje i ponovnu uporabu.

Otpadne vode su pravi izvor energije. Prema riječima Georgea Chobanoglusa, profesora na Kalifornijskom sveučilištu George Chobanoglusa, gotovo 42 MJ toplinske energije može se dobiti iz 1 m 3 otpadne vode uz smanjenje njezine temperature za 10 °C, a preradom organskih tvari sadržanih u otpadnim vodama može biti od 3 do 6 MJ po 1 m 3. Osim toga, u visokim zgradama moguće je iskoristiti potencijalnu energiju vode koja teče u kanalizacijske uspone kako bi se djelomično nadoknadila cijena električne energije za njezin porast, međutim, to je povezano s nizom objektivnih poteškoća i trenutno se ne provodi. ozbiljno razmatran.

Toplinska energija otpadnih voda

Ideja o vađenju toplinske energije iz otpadnih voda nastala je davno, no tehnologije su još uvijek u procesu razvoja i testiranja. Otpadna voda, ovisno o klimatskim uvjetima i godišnjem dobu, ima temperaturu od 6-12 do 20-30°C, odnosno izvor je niskog stupnja topline, a potrebna je dodatna oprema za proizvodnju električne energije ili visoke temperature. stupanj topline za CHP, sustave grijanja ili opskrbu toplom vodom - u pravilu su to toplinske pumpe. Dobivena toplina najracionalnije se koristi za primarno grijanje vode u termoelektranama ili u sustavima grijanja i opskrbe toplom vodom zgrada.

Zanimljivo je da jedinice za izmjenu topline postavljene na kanalizaciju kućanstava služe ne samo za grijanje zgrada zimi, već i za učinkovito odvođenje viška topline iz klimatizacijskih sustava u toplim godišnjim dobima (Sl. 1.).

U Rusiji je ova tehnologija testirana kao industrijski eksperiment u Okružnoj termalnoj postaji (RTS) br. 3 u Zelenogradu. Toplina dobivena iz kućnih otpadnih voda iz glavne kanalizacijske crpne stanice PU Zelenogradvodokanal korištena je za zagrijavanje vode iz slavine ispred parnih kotlova. Za prijenos topline uzastopno su korištena dva nosača topline: srednji - voda i glavni (u toplinskim pumpama) - freon. Potreba za međurashladnom tekućinom nastala je zbog činjenice da se SPS nalazio pola kilometra od teritorija RTS-3. Toplinska snaga iskorištenja bila je 1100-1400 kW pri protoku otpadne vode od 400 m 3 /h s teoretski mogućom snagom od oko 2000 kW. Snaga koju su trošile jedinice za prijenos topline i cirkulacijske crpke iznosile su 550-680 kW.

Očigledan način povećanja učinkovitosti opreme za povrat topline približavanjem izvora i potrošača topline što je više moguće doveo je do pojave originalnih rješenja za privatne kuće i stanove pomoću lokalnih bojlera (slika 2). Zapravo, uređaj je izmjenjivač topline jednostavnog dizajna: glatka bakrena cijev-uložak u kanalizacijski cjevovod i tanka bakrena cijev namotana oko nje, kroz koju hladna voda prolazi do bojlera. Očito, doprinos grijanju vode i uštedi energije neće prelaziti 30%, ali jednostavnost dizajna i niska cijena mogu biti od interesa za potrošače.

Najveći uspjeh postignut je u području dobivanja bioplina iz kanalizacijskog mulja. Kao što je gore navedeno, ovisno o vrijednostima BPK i COD, 1 m 3 otpadne tekućine sadrži od 3 do 6 MJ potencijalne toplinske energije. Za pročišćavanje iste količine otpadne vode potrebno je od 1,2 do 2,4 MJ (aeracija, crpljenje i dehidracija mulja, zagrijavanje digestora i sl.), stoga je energija sadržana u otpadnoj vodi 2-4 puta veća nego što je potrebno za njegovo čišćenje. Treba napomenuti da se navedena količina energije može izvući iz potpune anaerobne razgradnje svih organskih tvari sadržanih u kućnim otpadnim vodama. U stvarnosti, u kanalizacijskim postrojenjima značajan udio organskih tvari mineralizira se u postrojenjima za biološko pročišćavanje, a sediment iz primarnih i sekundarnih taložnika koristi se za “proizvodnju” bioplina u digestorima. U digestorima se sediment također samo djelomično razgrađuje - ne više od 40-50% mase organske tvari je mineralizirano, a značajno povećanje stupnja razgradnje tvari bez pepela zahtijeva značajne troškove. Stoga neće biti moguće potpuno prenijeti stanice za aeraciju na samodostatnost.

Kao upečatljiv primjer uvođenja ove tehnologije u Rusiji može se navesti termoelektrana snage 10 MW, koja radi na bioplin iz postrojenja za pročišćavanje Kuryanovsk (slika 3.). Kao rezultat realizacije ovog projekta, 70 milijuna kWh, odnosno 50% električne i toplinske energije, KOS je dobio kroz vlastitu proizvodnju.

Za izravnu proizvodnju električne energije iz otpadnih voda posljednjih godina razvijene su mikrobne gorivne ćelije u kojima se mikroorganizmi koriste za pretvaranje energije kemijskih veza organskih tvari u električnu energiju. Takvi elementi imaju dvostruku funkciju, budući da se istodobno podvrgavaju djelomičnom pročišćavanju otpadnih voda od organskih zagađivača.

Ponovno korištenje otpadnih voda

U cijelom svijetu, sljedeći korak u očuvanju vode je ponovna upotreba otpadnih voda iz kućanstava. Pročišćena otpadna voda koristi se za umjetno nadopunjavanje podzemnih i površinskih voda, nadopunjavanje izvora pitke vode, za navodnjavanje i u poljoprivredi, za tehničku vodoopskrbu industrijskih poduzeća, vatrogasnu i kućnu (ne-pitku) vodu, pa čak i za opskrbu pitkom vodom !

Ponovno korištenje otpadnih voda može se podijeliti u nekoliko kategorija (prema stupnju obrade vode i namjeni).

1. Tehnička vodoopskrba i navodnjavanje.
Koristi gradsku (kućansku) otpadnu vodu koja je podvrgnuta potpunom biološkom tretmanu i pojednostavljenom naknadnom tretmanu. Shema naknadne obrade obično uključuje mehaničke rešetke s malim razmacima, brze filtere i dezinfekciju. Međutim, kada se membranski bioreaktori koriste u glavnim postrojenjima za pročišćavanje, dodatni tretman uopće nije potreban.
Dobivena industrijska voda može se koristiti u poduzeću za dobivanje demineralizirane vode. U ovom slučaju slijedi standardna shema, uključujući prethodno čišćenje (dubinsko bistrenje i dezinfekciju), jednu ili dvije faze reverzne osmoze.

2. Vodoopskrba kućanstava (čišćenje, zalijevanje, pranje automobila, ispiranje WC-a i sl.).
U te svrhe prikladno je koristiti takozvane "sive odvode" - iz kade i umivaonika. U tom se slučaju njihova obrada provodi prema pojednostavljenoj shemi, uključujući mehaničko čišćenje (uklanjanje smeća i bistrenje) i dezinfekciju.
Za opće kućne otpadne vode potrebna je potpuna biološka obrada, dopunjena tercijarnom pročišćavanjem opisanom u točki 1.

3. Opskrba pitkom vodom.
Zauzvrat se dijeli na neizravnu (nadopunjavanje prirodnih rezervi vode u izvorima opskrbe pitkom vodom) i izravnu. To zahtijeva potpuni biološki tretman i duboku tercijarnu obradu, obično uključujući reverznu osmozu u zadnjim fazama.

Djelomično možemo promatrati ponovnu upotrebu otpadnih voda za neizravnu opskrbu pitkom vodom na bilo kojoj velikoj rijeci, gdje uzvodna naselja ispuštaju pročišćenu otpadnu vodu, koja se miješa s riječnom vodom i nakon daljnjeg pročišćavanja u prirodnim uvjetima isporučuje na vodozahvate koji se nalaze nizvodno. U našem članku pod tim podrazumijevamo ciljano nadopunjavanje zaliha vode u stajaćim izvorima vodoopskrbe - akumulacijama, jezerima i podzemnim horizontima.

Što se tiče izravne opskrbe pitkom vodom, tu veliku ulogu igra psihološki faktor, a samo ozbiljni razlozi mogu potaknuti ljude da prihvate činjenicu da će piti vodu koja je nedavno tekla kroz kanalizaciju.

Takvih je primjera u povijesti vodoopskrbe malo, većina ih je ostala u okviru pokusa provedenih u različitim godinama u inozemstvu. Evo nekih od najtipičnijih.

"Klasični" primjer: Windhoek, Namibija. Prva stanica za naknadnu obradu gradskih otpadnih voda za opskrbu pitkom vodom kapaciteta 4.800 m 3 /dan. izgrađena je davne 1968. godine, a 1997.-2002. je rekonstruirana uz povećanje vodoopskrbe na 21.000 m 3 /dan. Odlučujući čimbenik bio je nedostatak raspoloživih izvora vodoopskrbe – svi mogući resursi su ili već bili iskorištavani ili njihov razvoj nije bio ekonomski isplativ, uključujući prikupljanje kišnice u ovom sušnom i vrućem području.

Shema pročišćavanja bila je vrlo složena i uključivala je doziranje aktivnog ugljena u prahu (PAH), primarno ozoniranje, doziranje koagulanta i flokulanta, flotaciju, doziranje kalijevog permanganata (KMnO4) i kaustične sode (NaOH), filtraciju na dvoslojnom granuliranom sloju , sekundarno ozoniranje , tretman vodikovim peroksidom (H2O2), biosorpcija na granuliranom aktivnom ugljenu (GAC), sorpcija na GAC, ultrafiltracija i dezinfekcija tekućim klorom. Trošak obrade vode iznosio je 0,76 $/m 3 . Dobivena voda pomiješana je s pitkom vodom dobivenom iz tradicionalnih vodoopskrbnih izvora izravno u distribucijskoj mreži grada.

Primjer 2 Godine 1976.-1982. američka tvrtka Pure Cycle Co. instalirali kompletne sustave za pročišćavanje kanalizacije u privatnim kućama u Coloradu kako bi stvorili zatvoreni ciklus i proizveli pitku vodu. Postavka je uključivala mrežicu za mehaničko čišćenje, bioreaktor s imobiliziranim biofilmom, filtar od tkanine (vrećice), ultrafiltracijske membrane, filter za ionsku izmjenu, GAC filtar i baktericidnu lampu. Zbog financijskih poteškoća tvrtka je ubrzo prestala s održavanjem svojih instalacija i njihovo korištenje je obustavljeno, no stanovnici su ih neko vrijeme nastavili s radom i tražili dopuštenje državnih tijela za njihovu daljnju uporabu.

Primjer 3. Međunarodna svemirska postaja. Godine 2009. ISS-u je isporučen novi sustav za dobivanje pitke vode iz urina i vlage kondenzirane iz atmosfere postaje (para i znoj koje ispuštaju ljudi). Shema liječenja urina uključuje višestupanjsko filtriranje, destilaciju, katalitičku oksidaciju i ionsku izmjenu.

Opseg ponovne upotrebe otpadnih voda dobro je ilustriran sljedećim primjerima:

• Vulpin, Belgija. 6850 m 3 /dan, naknadna obrada gradske otpadne vode za popunu zaliha podzemne vode koja se koristi za opskrbu pitkom vodom, shema uključuje mikrofiltraciju, reverznu osmozu i ultraljubičastu obradu;
• Ipswich, Australija. 230.000 m 3 /dan, naknadna obrada gradskih otpadnih voda za hlađenje opreme TE, shema uključuje mikrofiltraciju i reverznu osmozu;
• Orange, SAD. 265.000 m 3 /dan, naknadna obrada urbane otpadne vode za obnavljanje podzemnih voda, shema uključuje mikrofiltraciju, reverznu osmozu i obradu ultraljubičastim i vodikovim peroksidom;
• Singapur, projekt «NEWater». 5 stanica ukupnog kapaciteta oko 450.000 m 3 /dan, naknadna pročišćavanje gradskih otpadnih voda za nadopunjavanje izvora vode za opskrbu pitkom vodom, korištenje u industriji i kao voda za nepitke svrhe, shema uključuje mikrofiltraciju i reverznu osmozu;
• Sulaibiya, Kuvajt. Najveći uređaj za pročišćavanje otpadnih voda na svijetu 311.250 m 3 /dan. (za pročišćenu vodu), shema uključuje mrežaste filtere, ultrafiltraciju (8704 X-Flow, Norit uređaji), reverznu osmozu (21000 Toray uređaji), uklanjanje CO 2, kloriranje. Pročišćena voda koristi se za industrijske potrebe, a koncentrat reverzne osmoze ispušta se u Perzijski zaljev. Kvaliteta pročišćene vode: suspendirane krute tvari, BPK, amonijev dušik, nitrati (po N) - manje od 1 mg/l, fosfati (po PO4) - 2 mg/l, naftni proizvodi - manje od 0,5 mg/l, ukupni sadržaj soli - 100 mg/l.

Može se zaključiti da je trenutno ključna tehnologija ponovne uporabe otpadnih voda membranska tehnologija - u velikoj većini slučajeva sheme naknadne obrade uključuju jednu ili više faza membranskog odvajanja: mikro- ili ultrafiltraciju i reverznu osmozu. Može se reći drugačije: bez reverzne osmoze i ultrafiltracije ne bi bilo moguće tako masovno korištenje otpadnih voda u industriji vode.

Više od 10 godina membranska bioreaktorska tehnologija za pročišćavanje otpadnih voda uspješno se razvija u cijelom svijetu. U početku je korištenje ultrafiltracije umjesto sekundarnog taloženja omogućilo smanjenje veličine objekata, povećanje učinkovitosti i stabilnosti tretmana. Sada membranske bioreaktore možemo smatrati tehnološkim rješenjem koje omogućuje odmah, u glavnom tehnološkom lancu, dobivanje vode tehničke kvalitete za navodnjavanje, industriju i potrebe kućanstva.

Zanimljivo je da se tri najveća postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda s membranskim bioreaktorima nalaze u Kini.

Dobar primjer sustavnog upravljanja otpadnim vodama je Australija, zemlja s ograničenim resursima slatke vode. Jedan od velikih projekata realiziran je u regiji Sydney, gdje je paralelno s opskrbom kućanstvom i pitkom vodom položen drugi cjevovod ne-pitke vode za potrebe kućanstva. Sustav opskrbljuje vodom više od 60 tisuća ljudi, a njegova opskrba iznosi 13.000 m 3 /dan.

Tehnološki lanac se sastoji od sljedećih objekata:

• glavni objekti: rešetka, pjeskolov, primarni taložnik, bioreaktor (aerotank), sekundarni taložnik;
• postrojenja za naknadnu obradu: koagulacija s aluminijevim sulfatom, taložnik (tercijarni), brzi filter. Nakon brzih filtera, dio vode se dezinficira i pušta u močvarna područja, dok drugi dio ulazi u membransku mikrofiltraciju (0,2 mikrona) i nakon dezinfekcije se šalje u distribucijsku mrežu.

Naknada za korištenje dodatno pročišćene otpadne vode u Sydneyu iznosi oko 2,068 USD/m 3 , dok je cijena vode iz slavine tek nešto veća - 2,168 USD/m 3 . Postoji i godišnja paušalna naknada od 125 USD za priključak na gradsku vodu i 34 USD za priključak za vodu koji nije za piće.

Vodovod kroz koji teče pročišćena otpadna voda, cjevovodi i armature označeni su lila bojom; vodni punktovi opremljeni su natpisima upozorenja: “reciklirana voda, ne piti”, “voda nepitke kvalitete” itd. (Sl. 4). Slično označavanje koristi se u Sjedinjenim Državama, gdje se široko koriste sustavi vodoopskrbe za domaćinstvo koji nisu za piće koji se temelje na naknadno obrađenim otpadnim vodama.

Sustavi ponovne uporabe vode mogu biti potpuno različitih razmjera - od cijelog grada do jedne zgrade i vlastitog stana. U stanovima se mogu koristiti sustavi kao što su AQUS Gray Water Recycling System (slika 5) ili Aqua2use Greywater System (slika 6), koji su mali sabirni spremnik s pumpom male snage i jednostavnim mehaničkim sustavom čišćenja. Moguća ušteda vode pri korištenju ovakvih instalacija je do 30%.

Postoje i gotovo znatiželjni dizajni (slika 7).